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16创建线程方式实现Runnable接口
第26天多线程
今日内容介绍
◆Thread
◆线程创建
◆线程池
◆线程状态图
第1章多线程
1.1多线程介绍
学习多线程之前,我们先要了解几个关于多线程有关的概念。
进程:
进程指正在运行的程序。
确切的来说,当一个程序进入内存运行,即变成一个进程,进程是处于运行过程中的程序,并且具有一定独立功能。
线程:
线程是进程中的一个执行单元,负责当前进程中程序的执行,一个进程中至少有一个线程。
一个进程中是可以有多个线程的,这个应用程序也可以称之为多线程程序。
简而言之:
一个程序运行后至少有一个进程,一个进程中可以包含多个线程
什么是多线程呢?
即就是一个程序中有多个线程在同时执行。
通过下图来区别单线程程序与多线程程序的不同:
●单线程程序:
即,若有多个任务只能依次执行。
当上一个任务执行结束后,下一个任务开始执行。
如,去网吧上网,网吧只能让一个人上网,当这个人下机后,下一个人才能上网。
●多线程程序:
即,若有多个任务可以同时执行。
如,去网吧上网,网吧能够让多个人同时上网。
1.2程序运行原理
●分时调度
所有线程轮流使用CPU的使用权,平均分配每个线程占用CPU的时间。
●抢占式调度
优先让优先级高的线程使用CPU,如果线程的优先级相同,那么会随机选择一个(线程随机性),Java使用的为抢占式调度。
1.2.1抢占式调度详解
大部分操作系统都支持多进程并发运行,现在的操作系统几乎都支持同时运行多个程序。
比如:
现在我们上课一边使用编辑器,一边使用录屏软件,同时还开着画图板,dos窗口等软件。
此时,这些程序是在同时运行,”感觉这些软件好像在同一时刻运行着“。
实际上,CPU(中央处理器)使用抢占式调度模式在多个线程间进行着高速的切换。
对于CPU的一个核而言,某个时刻,只能执行一个线程,而CPU的在多个线程间切换速度相对我们的感觉要快,看上去就是在同一时刻运行。
其实,多线程程序并不能提高程序的运行速度,但能够提高程序运行效率,让CPU的使用率更高。
1.3主线程
回想我们以前学习中写过的代码,当我们在dos命令行中输入java空格类名回车后,启动JVM,并且加载对应的class文件。
虚拟机并会从main方法开始执行我们的程序代码,一直把main方法的代码执行结束。
如果在执行过程遇到循环时间比较长的代码,那么在循环之后的其他代码是不会被马上执行的。
如下代码演示:
classDemo{
Stringname;
Demo(Stringname){
this.name=name;
}
voidshow(){
for(inti=1;i<=10000;i++){
System.out.println("name="+name+",i="+i);
}
}
}
classThreadDemo{
publicstaticvoidmain(String[]args){
Demod=newDemo("小强");
Demod2=newDemo("旺财");
d.show();
d2.show();
System.out.println("HelloWorld!
");
}
}
若在上述代码中show方法中的循环执行次数很多,这时在d.show();下面的代码是不会马上执行的,并且在dos窗口会看到不停的输出name=小强,i=值,这样的语句。
为什么会这样呢?
原因是:
jvm启动后,必然有一个执行路径(线程)从main方法开始的,一直执行到main方法结束,这个线程在java中称之为主线程。
当程序的主线程执行时,如果遇到了循环而导致程序在指定位置停留时间过长,则无法马上执行下面的程序,需要等待循环结束后能够执行。
那么,能否实现一个主线程负责执行其中一个循环,再由另一个线程负责其他代码的执行,最终实现多部分代码同时执行的效果?
能够实现同时执行,通过Java中的多线程技术来解决该问题。
1.4Thread类
该如何创建线程呢?
通过API中搜索,查到Thread类。
通过阅读Thread类中的描述。
Thread是程序中的执行线程。
Java虚拟机允许应用程序并发地运行多个执行线程。
●构造方法
●常用方法
继续阅读,发现创建新执行线程有两种方法。
●一种方法是将类声明为Thread的子类。
该子类应重写Thread类的run方法。
创建对象,开启线程。
run方法相当于其他线程的main方法。
●另一种方法是声明一个实现Runnable接口的类。
该类然后实现run方法。
然后创建Runnable的子类对象,传入到某个线程的构造方法中,开启线程。
1.5创建线程方式一继承Thread类
创建线程的步骤:
1定义一个类继承Thread。
2重写run方法。
3创建子类对象,就是创建线程对象。
4调用start方法,开启线程并让线程执行,同时还会告诉jvm去调用run方法。
●测试类
publicclassDemo01{
publicstaticvoidmain(String[]args){
//创建自定义线程对象
MyThreadmt=newMyThread("新的线程!
");
//开启新线程
mt.start();
//在主方法中执行for循环
for(inti=0;i<10;i++){
System.out.println("main线程!
"+i);
}
}
}
●自定义线程类
publicclassMyThreadextendsThread{
//定义指定线程名称的构造方法
publicMyThread(Stringname){
//调用父类的String参数的构造方法,指定线程的名称
super(name);
}
/**
*重写run方法,完成该线程执行的逻辑
*/
@Override
publicvoidrun(){
for(inti=0;i<10;i++){
System.out.println(getName()+":
正在执行!
"+i);
}
}
}
思考:
线程对象调用run方法和调用start方法区别?
线程对象调用run方法不开启线程。
仅是对象调用方法。
线程对象调用start开启线程,并让jvm调用run方法在开启的线程中执行。
1.5.1继承Thread类原理
我们为什么要继承Thread类,并调用其的start方法才能开启线程呢?
继承Thread类:
因为Thread类用来描述线程,具备线程应该有功能。
那为什么不直接创建Thread类的对象呢?
如下代码:
Threadt1=newThread();
t1.start();//这样做没有错,但是该start调用的是Thread类中的run方法,而这个run方法没有做什么事情,更重要的是这个run方法中并没有定义我们需要让线程执行的代码。
创建线程的目的是什么?
是为了建立程序单独的执行路径,让多部分代码实现同时执行。
也就是说线程创建并执行需要给定线程要执行的任务。
对于之前所讲的主线程,它的任务定义在main函数中。
自定义线程需要执行的任务都定义在run方法中。
Thread类run方法中的任务并不是我们所需要的,只有重写这个run方法。
既然Thread类已经定义了线程任务的编写位置(run方法),那么只要在编写位置(run方法)中定义任务代码即可。
所以进行了重写run方法动作。
1.5.2多线程的内存图解
多线程执行时,到底在内存中是如何运行的呢?
以上个程序为例,进行图解说明:
多线程执行时,在栈内存中,其实每一个执行线程都有一片自己所属的栈内存空间。
进行方法的压栈和弹栈。
当执行线程的任务结束了,线程自动在栈内存中释放了。
但是当所有的执行线程都结束了,那么进程就结束了。
1.5.3获取线程名称
开启的线程都会有自己的独立运行栈内存,那么这些运行的线程的名字是什么呢?
该如何获取呢?
既然是线程的名字,按照面向对象的特点,是哪个对象的属性和谁的功能,那么我们就去找那个对象就可以了。
查阅Thread类的API文档发现有个方法是获取当前正在运行的线程对象。
还有个方法是获取当前线程对象的名称。
既然找到了,我们就可以试试。
●Thread.currentThread()获取当前线程对象
●Thread.currentThread().getName();获取当前线程对象的名称
classMyThreadextendsThread{//继承Thread
MyThread(Stringname){
super(name);
}
//复写其中的run方法
publicvoidrun(){
for(inti=1;i<=20;i++){
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+",i="+i);
}
}
}
classThreadDemo{
publicstaticvoidmain(String[]args){
//创建两个线程任务
MyThreadd=newMyThread();
MyThreadd2=newMyThread();
d.run();//没有开启新线程,在主线程调用run方法
d2.start();//开启一个新线程,新线程调用run方法
}
}
通过结果观察,原来主线程的名称:
main;自定义的线程:
Thread-0,线程多个时,数字顺延。
如Thread-1......
进行多线程编程时,不要忘记了Java程序运行是从主线程开始,main方法就是主线程的线程执行内容。
1.6创建线程方式—实现Runnable接口
创建线程的另一种方法是声明实现Runnable接口的类。
该类然后实现run方法。
然后创建Runnable的子类对象,传入到某个线程的构造方法中,开启线程。
为何要实现Runnable接口,Runable是啥玩意呢?
继续API搜索。
查看Runnable接口说明文档:
Runnable接口用来指定每个线程要执行的任务。
包含了一个run的无参数抽象方法,需要由接口实现类重写该方法。
●接口中的方法
●Thread类构造方法
创建线程的步骤。
1、定义类实现Runnable接口。
2、覆盖接口中的run方法。
。
3、创建Thread类的对象
4、将Runnable接口的子类对象作为参数传递给Thread类的构造函数。
5、调用Thread类的start方法开启线程。
●代码演示:
publicclassDemo02{
publicstaticvoidmain(String[]args){
//创建线程执行目标类对象
Runnablerunn=newMyRunnable();
//将Runnable接口的子类对象作为参数传递给Thread类的构造函数
Threadthread=newThread(runn);
Threadthread2=newThread(runn);
//开启线程
thread.start();
thread2.start();
for(inti=0;i<10;i++){
System.out.println("main线程:
正在执行!
"+i);
}
}
}
●自定义线程执行任务类
publicclassMyRunnableimplementsRunnable{
//定义线程要执行的run方法逻辑
@Override
publicvoidrun(){
for(inti=0;i<10;i++){
System.out.println("我的线程:
正在执行!
"+i);
}
}
}
1.6.1实现Runnable的原理
为什么需要定一个类去实现Runnable接口呢?
继承Thread类和实现Runnable接口有啥区别呢?
实现Runnable接口,避免了继承Thread类的单继承局限性。
覆盖Runnable接口中的run方法,将线程任务代码定义到run方法中。
创建Thread类的对象,只有创建Thread类的对象才可以创建线程。
线程任务已被封装到Runnable接口的run方法中,而这个run方法所属于Runnable接口的子类对象,所以将这个子类对象作为参数传递给Thread的构造函数,这样,线程对象创建时就可以明确要运行的线程的任务。
1.6.2实现Runnable的好处
第二种方式实现Runnable接口避免了单继承的局限性,所以较为常用。
实现Runnable接口的方式,更加的符合面向对象,线程分为两部分,一部分线程对象,一部分线程任务。
继承Thread类,线程对象和线程任务耦合在一起。
一旦创建Thread类的子类对象,既是线程对象,有又有线程任务。
实现runnable接口,将线程任务单独分离出来封装成对象,类型就是Runnable接口类型。
Runnable接口对线程对象和线程任务进行解耦。
1.7线程的匿名内部类使用
使用线程的内匿名内部类方式,可以方便的实现每个线程执行不同的线程任务操作。
●方式1:
创建线程对象时,直接重写Thread类中的run方法
newThread(){
publicvoidrun(){
for(intx=0;x<40;x++){
System.out.println(Thread.currentThread().getName()
+"...X...."+x);
}
}
}.start();
●方式2:
使用匿名内部类的方式实现Runnable接口,重新Runnable接口中的run方法
Runnabler=newRunnable(){
publicvoidrun(){
for(intx=0;x<40;x++){
System.out.println(Thread.currentThread().getName()
+"...Y...."+x);
}
}
};
newThread(r).start();
第2章线程池
2.1线程池概念
线程池,其实就是一个容纳多个线程的容器,其中的线程可以反复使用,省去了频繁创建线程对象的操作,无需反复创建线程而消耗过多资源。
我们详细的解释一下为什么要使用线程池?
在java中,如果每个请求到达就创建一个新线程,开销是相当大的。
在实际使用中,创建和销毁线程花费的时间和消耗的系统资源都相当大,甚至可能要比在处理实际的用户请求的时间和资源要多的多。
除了创建和销毁线程的开销之外,活动的线程也需要消耗系统资源。
如果在一个jvm里创建太多的线程,可能会使系统由于过度消耗内存或“切换过度”而导致系统资源不足。
为了防止资源不足,需要采取一些办法来限制任何给定时刻处理的请求数目,尽可能减少创建和销毁线程的次数,特别是一些资源耗费比较大的线程的创建和销毁,尽量利用已有对象来进行服务。
线程池主要用来解决线程生命周期开销问题和资源不足问题。
通过对多个任务重复使用线程,线程创建的开销就被分摊到了多个任务上了,而且由于在请求到达时线程已经存在,所以消除了线程创建所带来的延迟。
这样,就可以立即为请求服务,使用应用程序响应更快。
另外,通过适当的调整线程中的线程数目可以防止出现资源不足的情况。
2.2使用线程池方式--Runnable接口
通常,线程池都是通过线程池工厂创建,再调用线程池中的方法获取线程,再通过线程去执行任务方法。
●Executors:
线程池创建工厂类
⏹publicstaticExecutorServicenewFixedThreadPool(intnThreads):
返回线程池对象
●ExecutorService:
线程池类
⏹Future
>submit(Runnable task):
获取线程池中的某一个线程对象,并执行
●Future接口:
用来记录线程任务执行完毕后产生的结果。
线程池创建与使用
●使用线程池中线程对象的步骤:
⏹创建线程池对象
⏹创建Runnable接口子类对象
⏹提交Runnable接口子类对象
⏹关闭线程池
代码演示:
publicclassThreadPoolDemo{
publicstaticvoidmain(String[]args){
//创建线程池对象
ExecutorServiceservice=Executors.newFixedThreadPool
(2);//包含2个线程对象
//创建Runnable实例对象
MyRunnabler=newMyRunnable();
//自己创建线程对象的方式
//Threadt=newThread(r);
//t.start();--->调用MyRunnable中的run()
//从线程池中获取线程对象,然后调用MyRunnable中的run()
service.submit(r);
//再获取个线程对象,调用MyRunnable中的run()
service.submit(r);
service.submit(r);
//注意:
submit方法调用结束后,程序并不终止,是因为线程池控制了线程的关闭。
将使用完的线程又归还到了线程池中
//关闭线程池
//service.shutdown();
}
}
●Runnable接口实现类
publicclassMyRunnableimplementsRunnable{
@Override
publicvoidrun(){
System.out.println("我要一个教练");
try{
Thread.sleep(2000);
}catch(InterruptedExceptione){
e.printStackTrace();
}
System.out.println("教练来了:
"+Thread.currentThread().getName());
System.out.println("教我游泳,交完后,教练回到了游泳池");
}
}
2.3使用线程池方式—Callable接口
●Callable接口:
与Runnable接口功能相似,用来指定线程的任务。
其中的call()方法,用来返回线程任务执行完毕后的结果,call方法可抛出异常。
●ExecutorService:
线程池类
⏹
获取线程池中的某一个线程对象,并执行线程中的call()方法
●Future接口:
用来记录线程任务执行完毕后产生的结果。
线程池创建与使用
●使用线程池中线程对象的步骤:
⏹创建线程池对象
⏹创建Callable接口子类对象
⏹提交Callable接口子类对象
⏹关闭线程池
代码演示:
publicclassThreadPoolDemo{
publicstaticvoidmain(String[]args){
//创建线程池对象
ExecutorServiceservice=Executors.newFixedThreadPool
(2);//包含2个线程对象
//创建Callable对象
MyCallablec=newMyCallable();
//从线程池中获取线程对象,然后调用MyRunnable中的run()
service.submit(c);
//再获取个教练
service.submit(c);
service.submit(c);
//注意:
submit方法调用结束后,程序并不终止,是因为线程池控制了线程的关闭。
将使用完的线程又归还到了线程池中
//关闭线程池
//service.shutdown();
}
}
●Callable接口实现类,call方法可抛出异常、返回线程任务执行完毕后的结果
publicclassMyCallableimplementsCallable{
@Override
publicObjectcall()throwsException{
System.out.println("我要一个教练:
call");
Thread.sleep(2000);
System.out.println("教练来了:
"+Thread.currentThread().getName());
System.out.println("教我游泳,交完后,教练回到了游泳池");
returnnull;
}
}
2.4线程池练习:
返回两个数相加的结果
要求:
通过线程池中的线程对象,使用Callable接口完成两个数求和操作
●Future接口:
用来记录线程任务执行完毕后产生的结果。
线程池创建与使用
⏹Vget()获取Future对象中封装的数据结果
代码演示:
publicclassThreadPoolDemo{
publicstaticvoidmain(String[]args)throwsInterruptedException,ExecutionException{
//创建线程池对象
ExecutorServicethreadPool=Executors.newFixedThreadPool
(2);
//创建一个Callable接口子类对象
//MyCallablec=newMyCallable();
MyCallablec=newMyCallable(100,200);
MyCallablec2=newMyCallable(10,20);
//获取线程池中的线程,调用Callable接口子类对象中的call()方法,完成求和操作
//
//Future结果对象
Future
//此Future的get方法所返回的结果类型
Integersum=result
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